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JP7197680B2 - Electromechanical drive for automobiles - Google Patents

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JP7197680B2 JP2021507077A JP2021507077A JP7197680B2 JP 7197680 B2 JP7197680 B2 JP 7197680B2 JP 2021507077 A JP2021507077 A JP 2021507077A JP 2021507077 A JP2021507077 A JP 2021507077A JP 7197680 B2 JP7197680 B2 JP 7197680B2
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Description

本発明は、自動車を駆動するために設けられ且つ回転子および固定子を備える電気機械式主駆動モーターと、回転子に運動学的に結合された減速装置と、減速装置の出力に存在する駆動力を第1の車輪駆動系部分および第2の車輪駆動系部分に分岐するための車軸差動装置と、例えば、パワーステアリングポンプ、空調コンプレッサー、またはバッテリアセンブリ全体に中継される冷却液回路用のポンプの前方における少なくとも1つの補助ユニットであって、主駆動モーターを介して駆動可能な補助ユニットと、を有する自動車用の電気機械式駆動装置に関する。 The invention comprises an electromechanical main drive motor provided for driving a motor vehicle and comprising a rotor and a stator, a reduction gear kinematically coupled to the rotor, and a drive present at the output of the reduction gear. Axle differentials for branching power to the first and second wheel drive train portions and for coolant circuits relayed to e.g. power steering pumps, air conditioning compressors or battery assemblies. It relates to an electromechanical drive for motor vehicles with at least one auxiliary unit in front of the pump, the auxiliary unit being drivable via a main drive motor.

上述したタイプの電気機械式駆動装置は、独国特許出願公開第10 2012 010 171号明細書から知られている。この公知の駆動装置では、主駆動モーターは、2つの同軸に接合されたサブエンジンから構成され、その出力は、遊星歯車の2つの別個の入力に中継される。この駆動装置に設けられた補助ユニットは、内部サブエンジンの軸に対して同軸に配置され、その回転子に運動学的に結合されている。 An electromechanical drive of the type mentioned above is known from DE 10 2012 010 171 A1. In this known drive, the main drive motor consists of two coaxially joined sub-engines, the output of which is relayed to two separate inputs of the planetary gear. An auxiliary unit provided in this drive is arranged coaxially to the axis of the internal sub-engine and kinematically coupled to its rotor.

本発明は、有利に実装可能な全体的な構造を特徴とし且つエネルギー観点から有利に動作することができる、全電気的に動作する自動車用の電気機械式駆動装置を形成することができる解決策を示す目的に基づいている。 The present invention is a solution capable of forming an all-electrically operated electromechanical drive for a motor vehicle, which features an overall structure that can be advantageously implemented and which can operate advantageously from an energy point of view. for the purpose of indicating

本発明にかかる解決策
上記の目的は、本発明によれば、以下を有する自動車用の電気機械式駆動装置によって達成される:
- 回転子および固定子を備える電気機械式主駆動モーターと、
- 変速機入力、変速機出力、少なくとも1つの減速段、および減速段を収容する変速機ハウジングを備える減速装置と、
- 減速段を介して中継された駆動力を第1の車輪駆動系部分および第2の車輪駆動系部分に分岐するための車軸差動装置と、
- 減速段を介して主駆動モーターによって駆動可能な補助ユニットと、を有し、
- 補助ユニットが、変速機ハウジングの外側に配置されており、
- スイッチング素子が変速機ハウジング内に設けられており、
- 減速段から車軸差動装置への駆動接続が、切り替え可能に接続および切断可能であるように、スイッチング素子が構成されて駆動装置に一体化されている。
Solution According to the Invention The above object is achieved according to the invention by an electromechanical drive for a motor vehicle having:
- an electromechanical main drive motor with rotor and stator;
- a reduction gear comprising a transmission input, a transmission output, at least one reduction stage and a transmission housing containing the reduction stage;
- an axle differential for branching the drive power relayed via the reduction stage to the first wheel drive train part and the second wheel drive train part;
- an auxiliary unit drivable by the main drive motor through a reduction stage,
- the auxiliary unit is arranged outside the transmission housing,
- the switching element is provided in the transmission housing,
- the switching element is configured and integrated into the drive such that the drive connection from the reduction stage to the axle differential can be switchably connected and disconnected;

これは、車両が静止しているときに補助ユニットが減速歯車を介して駆動可能である、純粋に電気機械的に動作される自動車用の駆動装置を形成することを有利に可能にする。 This advantageously makes it possible to form a purely electromechanically operated drive for a motor vehicle, in which the auxiliary unit can be driven via the reduction gear when the vehicle is stationary.

本発明の特定の態様によれば、スイッチング素子および補助ユニットの駆動装置への一体化は、車軸差動装置と減速段との間の駆動接続が切断され且つ自動車がオーバーランモードで運転されている場合、補助ユニットが車軸差動装置によって駆動可能であることで達成される。これは、有利な方法で、エネルギー変換なしで補助ユニットの直接の機械的駆動を達成することを可能にする。 According to a particular aspect of the invention, the integration of the switching element and the auxiliary unit into the drive is such that the drive connection between the axle differential and the reduction stage is disconnected and the motor vehicle is operated in overrun mode. If so, this is achieved in that the auxiliary unit is drivable by the axle differential. This advantageously makes it possible to achieve a direct mechanical drive of the auxiliary unit without energy conversion.

さらにまた、スイッチング素子および補助ユニットの駆動装置への一体化はまた、車軸差動装置と減速段との間の駆動接続が切断され且つ自動車が静止している場合、補助ユニットが減速段を介して主駆動モーターによって駆動可能であることでスイッチング素子および補助ユニットの駆動装置への一体化が達成される点で、達成される。 Furthermore, the integration of the switching element and the auxiliary unit into the drive also allows the auxiliary unit to be switched through the reduction stage when the drive connection between the axle differential and the reduction stage is broken and the vehicle is stationary. This is achieved in that the switching element and the integration of the auxiliary unit into the drive is achieved by being drivable by the main drive motor.

減速段は、中間シャフトを備えるように構成されることが好ましい。この中間シャフトは、好ましくは、電気モーターの回転子軸に並列にオフセットされるように配置される。減速段は、さらに好ましくは、第1の歯車およびその第1の歯車に係合する第2の歯車を有するように構成され、第2の歯車は、中間シャフト上に配置され、第1の歯車の歯数よりも多い歯数を有する。減速段は、「減速」変速比、すなわち、速度の減速およびトルクの増加をもたらす。変速機ハウジングの外側に配置された補助ユニットは、特に車両が静止しているときに電気モーターによって駆動され且つ補助ユニットが動力を必要とし且つスイッチング素子の対応するスイッチング状態を設定することによって減速段の駆動系が車軸差動装置から他の方法で分離されている場合、減速段の変速比効果を使用する。 The reduction stage is preferably configured with an intermediate shaft. This intermediate shaft is preferably arranged offset parallel to the rotor axis of the electric motor. The reduction stage is further preferably arranged to have a first gear and a second gear engaging the first gear, the second gear being arranged on the intermediate shaft and the first gear have more teeth than the number of teeth of A reduction stage provides a "reduction" transmission ratio, ie, a reduction in speed and an increase in torque. Auxiliary units arranged outside the transmission housing are driven by the electric motor, in particular when the vehicle is stationary and require power for the auxiliary units and are activated by setting the corresponding switching states of the switching elements. If the driveline is otherwise isolated from the axle differential, the gear ratio effect of the reduction stage is used.

スイッチング素子は、好ましくは、中間シャフトを第2の歯車に切り替え可能に結合するように、変速機ハウジングの内側領域の駆動装置に一体化される。あるいは、またはこの手段と組み合わせて、変速機ハウジングの内側のスイッチング素子はまた、中間シャフトを中間シャフトに着座する出力歯車に着脱可能に結合させるように設計されて駆動装置に一体化されることができる。 The switching element is preferably integrated into the drive in the inner region of the transmission housing so as to switchably couple the intermediate shaft to the second gear. Alternatively, or in combination with this means, the switching element inside the transmission housing may also be integrated into the drive designed to detachably couple the intermediate shaft to the output gear seated on the intermediate shaft. can.

変速機ハウジングの外側に配置された補助ユニットは、入力シャフトを有し且つ好ましくはこの入力シャフトが中間シャフトに対して同軸に延在するように配置されるように設計されることができる。あるいは、外部補助ユニットはまた、その入力シャフトが中間シャフトに並列にオフセットされるように、駆動装置に一体化されることもできる。そして、補助ユニットと減速段との変速機結合は、好ましくは、必要に応じてそれ自体がさらなる伝達に寄与する、変速機ハウジングの外側に延びる牽引機構駆動装置を含むことによって達成される。 The auxiliary unit arranged outside the transmission housing can be designed with an input shaft and preferably arranged such that the input shaft extends coaxially with respect to the intermediate shaft. Alternatively, the external auxiliary unit can also be integrated into the drive such that its input shaft is offset parallel to the intermediate shaft. The transmission coupling between the auxiliary unit and the reduction stage is then preferably achieved by including a traction mechanism drive extending outside the transmission housing, which itself contributes to further transmission as required.

駆動装置はまた、変速機ハウジングの外側に配置されたいくつかの、特に2つの補助ユニットを備えることができ、第1の補助ユニットは、好ましくは、中間シャフトの軸に対して同軸に配置された入力シャフトを有し、第2の補助ユニットは、中間シャフトの軸に並列にオフセットされるように配置された第2の入力シャフトを有する。補助ユニットは、好ましくは、それらの入力シャフトが減速段に面するように、駆動装置に一体化される。そして、減速段は、好ましくは、主駆動電気モーターと外部補助ユニットとの間に軸方向に配置される。 The drive can also comprise several, in particular two, auxiliary units arranged outside the transmission housing, the first auxiliary unit being preferably arranged coaxially to the axis of the intermediate shaft. The second auxiliary unit has a second input shaft arranged parallel to and offset from the axis of the intermediate shaft. The auxiliary units are preferably integrated into the drive with their input shaft facing the reduction stage. The reduction stage is then preferably axially arranged between the main drive electric motor and the external auxiliary unit.

スイッチング素子は、好ましくは、減速段と車軸差動装置との間の駆動接続が切断され且つ補助ユニットが車両オーバーランモードで車軸差動装置を介して駆動される状態にすることができるように設計されて駆動装置に一体化される。この目的のために、確実にまたは摩擦的に係合する結合装置および/またはフリーホイール装置がスイッチング素子に設けられることができる。 The switching element is preferably arranged such that the drive connection between the reduction stage and the axle differential is disconnected and the auxiliary unit is driven through the axle differential in vehicle overrun mode. Designed and integrated into the drive. For this purpose, the switching element can be provided with a positively or frictionally engaging coupling device and/or a freewheeling device.

本発明のさらなる態様によれば、電子制御装置が設けられ、スイッチング素子のスイッチング状態は、この制御装置を介して設定され、制御装置は、車両の現在の動作状態を考慮し、全体的なエネルギー効率を考慮した制御コンセプトにしたがってスイッチング状態を設定する。制御装置は、バッテリーシステムの現在のまたはモデル化された熱状態、車内を加熱するための熱エネルギー要件、冷却電力要件、および補助ユニットのエネルギー要件を考慮することができ、次に、この入力情報に基づいて、例えば、補助ユニットのエネルギー要件をカバーするために、そこからのエネルギーが車両のオーバーランモードで変換損失なしに可能な限り効率的に使用されるという効果を有するスイッチング状態を引き起こす。制御装置は、スイッチング素子が係合した場合にユニットが駆動される速度を考慮することができ、例えば、発電機として一時的に動作する主駆動モーターを介して補助ユニットの動作と並行して最初にエネルギー回生を実行した後、主に車両の減速速度が遅い場合にのみ補助ユニットの駆動のためにタップ可能な動力を使用する。推力からの補助ユニットの直接機械的駆動と電気モーターを介した回生の双方がオーバーランモードで実行される混合状態を一時的に設定することもできる。制御装置は、特に、補助ユニットが動力を必要とするとき、車両がオーバーランモードにあるときに車軸差動装置からの動力タッピングによって主にカバーされるように設計および構成されることができる。 According to a further aspect of the invention, an electronic control device is provided, via which the switching state of the switching element is set, the control device taking into account the current operating state of the vehicle and the overall energy consumption. The switching states are set according to an efficient control concept. The controller can take into account the current or modeled thermal state of the battery system, the thermal energy requirements for heating the vehicle interior, the cooling power requirements, and the energy requirements of the auxiliary units, and then uses this input information on the basis of e.g. to cover the energy requirements of the auxiliary unit, causing a switching state which has the effect that the energy therefrom is used as efficiently as possible without conversion losses in the overrun mode of the vehicle. The controller can take into account the speed at which the unit is driven when the switching element is engaged, e.g. After performing energy recovery, the tappable power is mainly used to drive the auxiliary units only when the vehicle decelerates slowly. It is also possible to temporarily set a mixed state in which both the direct mechanical drive of the auxiliary unit from the thrust and the regeneration via the electric motor are carried out in overrun mode. The controller can be specifically designed and constructed such that when the auxiliary unit requires power, power tapping from the axle differential is primarily covered when the vehicle is in overrun mode.

変速機ハウジングの外側に配置された補助ユニットは、好ましくは、この補助ユニットが入力シャフトを有し且つこの入力シャフトが減速段の中間シャフトに対して同軸に配置されるように設計される。補助ユニットは、変速機ハウジングに直接取り付けられることができ、また、リンケージ、ストラット、またはその他の保持装置を介して変速機ハウジングに接続されることもできる。 The auxiliary unit arranged outside the transmission housing is preferably designed in such a way that it has an input shaft and this input shaft is arranged coaxially to the intermediate shaft of the reduction stage. The auxiliary unit can be attached directly to the transmission housing or can be connected to the transmission housing via linkages, struts, or other retaining devices.

本発明にかかる駆動装置はまた、補助ユニットの入力シャフトが、減速段の中間シャフトと並列にオフセットされるように配置されるように設計されることができる。そして、動力伝達は、特にベルト駆動装置の形態で、変速機ハウジングの外側またはその内側にも延在する駆動系部分によって達成されることができる。駆動装置はまた、2つの補助ユニットを備えるように設計されることができ、本明細書では、補助ユニットの1つは、その入力シャフトが減速段の中間シャフトに対して同軸に配置され、第2の補助ユニットは、この回転軸に並列にオフセットされる。 The drive according to the invention can also be designed in such a way that the input shaft of the auxiliary unit is arranged offset parallel to the intermediate shaft of the reduction stage. Power transmission can then be achieved by a driveline portion, especially in the form of a belt drive, which also extends outside or inside the transmission housing. The drive can also be designed with two auxiliary units, here one with its input shaft arranged coaxially to the intermediate shaft of the reduction stage and the second Two auxiliary units are offset parallel to this axis of rotation.

スイッチング素子は、好ましくは、車軸差動装置への駆動接続が確立され且つそれを介して切断されることができるように多機能であるように形成され、2つのさらなる結合機能、すなわち、電気モーターと補助ユニットとの選択的結合および車軸差動装置と補助ユニットとの選択的結合は、それによって提供される。スイッチング素子は、好ましくは、中間シャフトと車軸差動装置との間に配置され、特に減速段の歯車に一体化される。 The switching element is preferably formed to be multifunctional so that a drive connection to the axle differential can be established and disconnected via it, and has two further combined functions, i.e. the electric motor Selective coupling between and the auxiliary unit and selective coupling between the axle differential and the auxiliary unit are thereby provided. The switching element is preferably arranged between the intermediate shaft and the axle differential and is integrated in particular in the gear of the reduction stage.

減速段は、回転子軸に対して同軸に配置された平歯車を有する平歯車段として設計されることができ、そして、中間シャフトへの動力伝達は、好ましくは第2の平歯車によってひいては達成される。 The reduction stage can be designed as a spur gear stage with a spur gear arranged coaxially to the rotor axis, and the power transmission to the intermediate shaft is then preferably achieved by the second spur gear. be done.

減速段はまた、遊星歯車として設計されることもでき、ひいては、少なくとも2つの異なる変速比を切り替え可能に提供するように設計されることもできる。 The reduction stage can also be designed as a planetary gear and thus designed to switchably provide at least two different transmission ratios.

既に上述したように、変速機ハウジングの外側に延在するベルト駆動装置を介して外部補助ユニットと減速段との運動学的結合を達成することが可能であり、このベルト駆動装置は、特に歯付きベルトとして、フラットまたはVベルトとして、または特にポリVベルトとして設計されることができる。 As already mentioned above, it is possible to achieve the kinematic coupling of the external auxiliary unit and the reduction stage via a belt drive extending outside the transmission housing, this belt drive being in particular a toothed drive. It can be designed as a cladded belt, as a flat or V-belt or especially as a poly V-belt.

駆動装置はまた、フリーホイール装置を備え、且つこのフリーホイール装置が、車両がオーバーランモードにあるときに車軸差動装置からタップされることができるエネルギーによって補助ユニットの入力シャフトが駆動されることを可能にし、減速段の第2の歯車、すなわち中間シャフトに着座する歯車よりも高速で回転するように設計されることもできる。 The drive also includes a freewheel device, and the freewheel device drives the input shaft of the auxiliary unit with energy that can be tapped from the axle differential when the vehicle is in overrun mode. and can be designed to rotate faster than the second gear of the reduction stage, ie the gear seated on the intermediate shaft.

スイッチング素子は、好ましくは、形状適合および/または摩擦結合スイッチング素子として設計される。スイッチング素子はまた、変速機装置として設計されることもでき、そのスイッチング状態は、例えばリングギアなどの伝達素子を取り付け/解放することによって設定されることができる。 The switching elements are preferably designed as form-fitting and/or frictionally coupled switching elements. The switching element can also be designed as a transmission device, the switching state of which can be set by fitting/releasing a transmission element, eg a ring gear.

減速装置はまた、多段切り替え可能歯車装置として設計されることもできる。本発明にかかる駆動装置は、主駆動力が電気モーターによって提供される全電気駆動装置である。駆動装置は、内燃機関を備えない。電気モーターは、有利には、最初は独立したアセンブリとして製造され、次に、駆動装置のアセンブリの一部として変速機ハウジングに接続されることができる。モーターハウジングの少なくとも一部を、特にバレルハウジング部分の形で、変速機ハウジングを介して提供することも可能である。 The reduction gear can also be designed as a multi-stage switchable gearing. A drive according to the invention is an all-electric drive in which the main drive is provided by an electric motor. The drive does not have an internal combustion engine. The electric motor can advantageously be initially manufactured as a separate assembly and then connected to the transmission housing as part of the drive assembly. It is also possible to provide at least part of the motor housing, in particular in the form of a barrel housing part, through the transmission housing.

車軸差動装置は、その後に減速装置のハウジングに直接接続される、それ自体の差動装置変速機ハウジングを備えるように構成されることができる。車軸差動装置を変速機ハウジングにさらに収容すること、または車軸差動装置変速機ハウジングを減速歯車のハウジングと一体に製造することも可能である。モーターハウジングはまた、変速機ハウジングの一体部分を形成することができ、すなわち、それと一体的に実装されることができる。 The axle differential can be configured with its own differential transmission housing which is then directly connected to the reduction gear housing. It is also possible to further accommodate the axle differential in the transmission housing or to manufacture the axle differential transmission housing integrally with the housing of the reduction gear. The motor housing may also form an integral part of the transmission housing, ie be integrally mounted therewith.

本発明の概念は、水ポンプ、空調コンプレッサー、およびパワーステアリングポンプなどのユニットが、車両が静止しているとき、および車両がオーバーランモードにあるときに、エネルギー的に有利な方法で動作されることを可能にする。本発明は、外部補助ユニットへの新たなタイプの接続を提案する。それは、「インテリジェント」スイッチング素子に関連する変速機への補助ユニットの接続にあり、これは、車両および/または駆動モーターの動作状態および/またはバッテリー充電状態および/または外部要因(例えば、温度)に応じて、補助ユニットを最もエネルギー効率の高いモードで常に動作させることを可能にする。これは、車両が動いているときに変速機シャフトを介して駆動される補助ユニットによって保証される。特に、車両の運動エネルギーも使用されることができる。さらに、機械式駆動装置は、純粋に電動化されたユニットと比較して、効率チェーン全体で大きな利点を提供する。車両が静止しているとき、駆動装置は、電気モーターへの直接接続によって電気的である。外部ユニットと変速機シャフトとの間の接続が解放され、摩擦損失を低減する。この動作モードは、車両が静止しているときの静止空調などの快適機能の提供、または車両が静止した後のアフタークーリングのための水ポンプを介したバッテリー冷却回路の動作などの必要な機能の保護を可能にする。 The inventive concept allows units such as water pumps, air conditioning compressors, and power steering pumps to operate in an energetically advantageous manner when the vehicle is stationary and when the vehicle is in overrun mode. make it possible. The invention proposes a new type of connection to external auxiliary units. It consists in the connection of the auxiliary unit to the transmission in conjunction with "intelligent" switching elements, which depend on the operating state of the vehicle and/or the drive motor and/or the state of charge of the battery and/or external factors (e.g. temperature). Accordingly, it allows the auxiliary unit to always operate in the most energy efficient mode. This is ensured by an auxiliary unit driven through the transmission shaft when the vehicle is in motion. In particular, the kinetic energy of the vehicle can also be used. Moreover, mechanical drives offer significant advantages throughout the efficiency chain compared to purely motorized units. When the vehicle is stationary, the drive is electric by direct connection to the electric motor. The connection between the external unit and the transmission shaft is released, reducing friction losses. This mode of operation provides comfort functions such as stationary air conditioning when the vehicle is stationary, or enables desired functions such as operation of the battery cooling circuit via a water pump for aftercooling after the vehicle is stationary. enable protection.

本発明の概念は、全電気自動車の補助ユニットによるエネルギー消費が低減されることを可能にし、車両範囲の拡大をもたらす。 The inventive concept allows the energy consumption by the auxiliary units of an all-electric vehicle to be reduced, resulting in an increase in vehicle range.

本発明は、本質的に、電気主エンジン、変速機、および少なくとも1つの補助ユニットを備えた電気自動車の駆動系に関する。以下により詳細に説明される例示によれば、変速機は、最終駆動装置および差動装置のみを含むことができる。あるいは、しかしながら、駆動装置はまた、さらなる変速機段を有することができる。少なくとも1つの補助ユニットは、駆動ユニットまたは変速機のハウジングの外側に配置される。電気主エンジンおよび変速機は、中間シャフトを介して互いに接続される。中間シャフトは、1つまたは複数の補助ユニットを駆動する。変速機ハウジングに配置されたスイッチング素子は、電気機械、補助ユニット、および変速機の間の動力の流れの中に配置され、中間シャフトに割り当てられる。 The present invention essentially relates to the drivetrain of an electric vehicle comprising an electric main engine, a transmission and at least one auxiliary unit. According to an example described in more detail below, the transmission can include only a final drive and a differential. Alternatively, however, the drive can also have further transmission stages. At least one auxiliary unit is arranged outside the housing of the drive unit or transmission. The electric main engine and transmission are connected to each other via an intermediate shaft. The intermediate shaft drives one or more auxiliary units. A switching element arranged in the transmission housing is arranged in the power flow between the electric machine, the auxiliary unit and the transmission and is assigned to the intermediate shaft.

外部補助ユニットは、減速段の中間シャフトに対して同軸または軸方向に並列になるように配置されることができる。軸方向に並列の配置の場合、中間シャフトと補助ユニットとの間の変速機接続が形成され、好ましくは遊星変速機によって形成される。駆動装置は、好ましくは互いに軸方向に並列に配置され且つ動作可能な変速機接続を介して結合される2つの補助ユニットの任意の駆動も可能にするように有利に構成されることができる。 The external auxiliary unit can be arranged coaxially or axially parallel to the intermediate shaft of the reduction stage. In the case of an axially parallel arrangement, a transmission connection between the intermediate shaft and the auxiliary unit is formed, preferably by a planetary transmission. The drive can advantageously be arranged to allow the optional drive of two auxiliary units which are preferably arranged axially parallel to each other and coupled via an operable transmission connection.

本発明によれば、変速機ハウジングの外側に配置された少なくとも1つの補助ユニットは、スイッチング素子を介して電気駆動機械に結合される。このスイッチング素子を使用して、少なくとも2つ、好ましくは3つの「経路」が切り替えられることができる。車軸差動装置のみに第1の経路を介して動力供給される。電気モーターからの動力は、減速段を経由して第2の経路を介して補助ユニットに流れる(車両が静止している場合)。動力は、第3の経路を介して差動装置から補助ユニットに流れる(車両オーバーランモードでは変速機シャフトを介して駆動する)。 According to the invention, at least one auxiliary unit arranged outside the transmission housing is coupled to the electric drive machine via switching elements. Using this switching element, at least two, preferably three "paths" can be switched. Only the axle differential is powered via the first path. Power from the electric motor flows to the auxiliary unit via a second path through the reduction stage (when the vehicle is stationary). Power flows from the differential to the auxiliary unit via a third path (drive through the transmission shaft in vehicle overrun mode).

本発明にかかる概念は、異なる実施形態で実装されることができる。中間シャフトおよび補助ユニットの軸は、互いに同軸にまたは軸方向に並列に配置されることができる。軸方向に並列の配置の場合、減速段と補助ユニットの回転子軸との間に変速機接続が存在する。第2のまたはさらなる補助ユニットは、必要に応じて、互いに同軸にまたは軸方向に並列に配置され、さらなる変速機段を介して互いに接続される。互いに軸方向に並列に配置された補助ユニットは、例えば、牽引機構駆動装置によって互いに接続されることができる。 The inventive concept can be implemented in different embodiments. The axes of the intermediate shaft and the auxiliary unit can be arranged coaxially or axially parallel to each other. In the case of an axially parallel arrangement, there is a transmission connection between the reduction stage and the rotor shaft of the auxiliary unit. The second or further auxiliary units are optionally arranged coaxially or axially parallel to each other and are connected to each other via further transmission stages. Auxiliary units arranged axially parallel to each other can be connected to each other, for example, by a traction mechanism drive.

本発明のさらなる詳細および特徴は、図面と併せて以下の説明から明らかになるであろう。
変速機ハウジングの外側に配置され且つ減速歯車の中間シャフトに対して同軸に配置された補助ユニット、および外部補助ユニットを減速段と、好ましくは車軸差動装置につながる駆動系部分と選択的に結合するための変速機に一体化されたスイッチング素子を有する、本発明にかかる電気機械式駆動装置の構造を説明するための第1の概略図を示している。 変速機ハウジングの外側に配置された補助ユニット、および減速歯車の中間シャフトと車軸差動装置につながり且つ変速機に一体化された駆動系部分との選択的結合のために設けられたスイッチング素子も有するが、ここでの補助ユニットが中間シャフトに対して軸方向に並列にオフセットされるように配置されている、本発明にかかる電気機械式駆動装置の構造を説明するための第2の概略図を示している。 今回は、変速機ハウジングの外側に配置された2つの補助ユニット、ならびに減速段および車軸差動装置につながる駆動系部分とのそれらの選択的結合のために設けられた変速機内部スイッチング素子を有し、ここでの補助ユニットの1つが中間シャフトの軸に対して同軸に配置され且つさらなる補助ユニットがそれに軸方向に並列にオフセットされるように配置されている、本発明にかかる電気機械式駆動装置の構造を説明するための第3の概略図を示している。 異なる車両動作状態における本発明にかかる駆動装置の動作モードおよびスイッチング状態を説明するための第4の概略図を示している。
Further details and features of the invention will become apparent from the following description in conjunction with the drawings.
an auxiliary unit arranged outside the transmission housing and arranged coaxially with respect to the intermediate shaft of the reduction gear, and selectively coupling the external auxiliary unit with the reduction stage and preferably with the part of the driveline leading to the axle differential; 1 shows a first schematic diagram for explaining the structure of an electromechanical drive according to the invention, with switching elements integrated in the transmission for switching; FIG. Also auxiliary units arranged outside the transmission housing and switching elements provided for selective coupling of the intermediate shafts of the reduction gears and driveline parts leading to the axle differential and integrated into the transmission. a second schematic view for explaining the construction of an electromechanical drive according to the invention, having an auxiliary unit here arranged axially parallel and offset with respect to the intermediate shaft; is shown. This time it has two auxiliary units located outside the transmission housing and transmission internal switching elements provided for their selective coupling with the driveline parts leading to the reduction stages and the axle differentials. and an electromechanical drive according to the invention, wherein one of the auxiliary units is arranged coaxially to the axis of the intermediate shaft and a further auxiliary unit is arranged axially parallel and offset thereto. Fig. 3 shows a third schematic diagram for explaining the structure of the device; 4 shows a fourth schematic diagram for explaining the operating modes and switching states of the drive device according to the invention in different vehicle operating states; FIG.

図1にかかる図は、回転子ERおよび固定子ESを備える電気機械式主駆動モーターEと、歯車入力GE、歯車出力GA、少なくとも1つの減速段GR、および減速段GRを収容する変速機ハウジングGHを備える減速装置Gと、減速装置GRの出力に存在する駆動力を第1の車輪駆動系部分DLおよび第2の車輪駆動系部分DRに分岐するための車軸差動装置ADと、主駆動モーターEによって駆動可能な補助ユニットAUX1と、を有する、電気機械式駆動装置を示している。補助ユニットAUX1は、特に、空調コンプレッサー、パワーステアリングポンプ、ブレーキシステムの送達モジュール、またはバッテリアセンブリを冷却して対応する自動車の車内を加熱する流体を循環させるための冷却水ポンプとすることができる。 The view according to FIG. 1 shows an electromechanical main drive motor E with a rotor ER and a stator ES and a transmission housing housing a gear input GE, a gear output GA, at least one reduction stage GR and a reduction stage GR. a reduction gear G with GH, an axle differential AD for branching the drive power present at the output of the reduction gear GR to the first wheel drive train part DL and the second wheel drive train part DR, and the main drive. an auxiliary unit AUX1 drivable by a motor E, and an electromechanical drive. The auxiliary unit AUX1 can be in particular an air conditioning compressor, a power steering pump, a delivery module of a braking system or a cooling water pump for circulating a fluid that cools the battery assembly and heats the interior of the corresponding motor vehicle.

補助ユニットAUX1は、変速機ハウジングGHの外側に配置され、減速段GRを介して主駆動モーターEによって駆動可能であることで駆動装置に一体化されている。スイッチング素子SE1が変速機ハウジングGH内に設けられている。このスイッチング素子SE1は、減速段GRから車軸差動装置ADへの駆動接続が切り替え可能な閉鎖可能であり且つ切り替え可能な分離可能であるように、駆動装置に一体化されている。(図4の結合機能S1)。 The auxiliary unit AUX1 is arranged outside the transmission housing GH and is integrated into the drive by being drivable by the main drive motor E via the reduction gear GR. A switching element SE1 is provided in the transmission housing GH. This switching element SE1 is integrated in the drive in such a way that the drive connection from the reduction stage GR to the axle differential AD is switchably closable and switchably detachable. (Combining function S1 in FIG. 4).

スイッチング素子SE1および補助ユニットAUX1の駆動装置への一体化は、車軸差動装置ADと減速段GRとの間の駆動接続が切断され且つ自動車がオーバーランモードで運転されている場合、補助ユニットが車軸差動装置によって駆動可能であることで達成される。(図4の結合機能S3) The integration of the switching element SE1 and the auxiliary unit AUX1 into the drive means that if the drive connection between the axle differential AD and the reduction stage GR is broken and the motor vehicle is operated in overrun mode, the auxiliary unit This is achieved by being drivable by an axle differential. (Combining function S3 in FIG. 4)

さらに、スイッチング素子SE1および補助ユニットAUX1の駆動装置への一体化は、車軸差動装置ADと減速段GRとの間の駆動接続が切断され且つ自動車が静止している場合、補助ユニットAUX1が減速段GRを介して主駆動モーターEによって駆動可能であることで達成される。(図4の結合機能S2) Furthermore, the integration of the switching element SE1 and the auxiliary unit AUX1 into the drive means that when the drive connection between the axle differential AD and the reduction stage GR is broken and the motor vehicle is stationary, the auxiliary unit AUX1 is decelerating. This is achieved by being drivable by the main drive motor E via stage GR. (Combining function S2 in FIG. 4)

減速段GRは、中間シャフトGWと、それに係合する第1の歯車G1および第2の歯車G2とを備える。第2の歯車G2は、中間シャフトGWに配置され、減速段GRが減速をもたらすように第1の歯車G1の歯数よりも多い歯数を有する。 The reduction stage GR comprises an intermediate shaft GW and a first gear G1 and a second gear G2 engaged therewith. The second gear G2 is arranged on the intermediate shaft GW and has more teeth than the first gear G1 so that the reduction stage GR provides a reduction.

スイッチング素子SE1は、ここでは中間シャフトGWを第2の歯車G2に着脱可能に結合させるように設計されている。あるいは、中間シャフトGWをその上に着座する出力歯車G3に着脱可能に結合させるようにスイッチング素子SE1を設計することも可能である。中間シャフトGWの前記出力歯車G3は、外側から半径方向に大歯車G4に係合し、これは、ここでは、車軸差動装置ADの遊星ハウジングUHに直接的に且つねじり剛性に結合されている。 The switching element SE1 is designed here to detachably couple the intermediate shaft GW to the second gear wheel G2. Alternatively, the switching element SE1 can be designed to detachably couple the intermediate shaft GW to the output gear G3 seated thereon. Said output gear G3 of the intermediate shaft GW engages radially from the outside with the gear wheel G4, which is here connected directly and torsionally rigidly to the planetary housing UH of the axle differential AD. .

変速機ハウジングGHの外側に配置された補助ユニットAUX1は、入力シャフトE1を有し、この入力シャフトE1は、中間シャフトGWの軸に対して同軸に配置されている。 An auxiliary unit AUX1 arranged outside the transmission housing GH has an input shaft E1 which is arranged coaxially with respect to the axis of the intermediate shaft GW.

本発明にかかる駆動装置は、補助ユニットAUX1が変速機ハウジングGHの外側に配置されており、さらに、スイッチング素子SEが変速機ハウジングGH内に設けられており、回転子ERと車軸差動装置ADとの間の駆動接続が、切り替え可能な閉鎖可能且つ分離可能であり、回転子ERと車軸差動装置ADとの間の駆動接続が切断されたときに補助ユニットAUX1が回転子ERを介して選択的に駆動可能であることで、スイッチング素子SEが設計されて駆動装置に一体化されることを特徴とする。 In the drive device according to the present invention, the auxiliary unit AUX1 is arranged outside the transmission housing GH, the switching element SE is provided inside the transmission housing GH, and the rotor ER and the axle differential AD is switchably closable and separable between the auxiliary unit AUX1 via the rotor ER when the drive connection between the rotor ER and the axle differential AD is disconnected. Being selectively drivable, the switching element SE is designed and integrated into the drive.

本発明にかかる駆動装置では、補助ユニットAUX1は、入力シャフトE1を有し、この入力シャフトE1は、電気モーターEの回転子ERの回転軸Xに対して同軸に配置される。スイッチング素子SE1もまた、中間シャフトの軸に対して同軸に配置され、その出力トルクをスイッチング素子の出力に切り替えるか、または切り離しを引き起こす。 In the drive according to the invention, the auxiliary unit AUX1 has an input shaft E1, which is arranged coaxially with respect to the rotation axis X of the rotor ER of the electric motor E. A switching element SE1 is also arranged coaxially with respect to the axis of the intermediate shaft and switches its output torque to the output of the switching element or causes decoupling.

スイッチング素子SE1は、車軸差動装置ADへの駆動接続が確立されることができるように設計されている。この例示的な実施形態では、スイッチング素子SE1は、減速段GRに直接一体化されている。ここでの減速段GRは、平歯車段として設計されており、スイッチング素子SE1は、その直径の観点で小さい第1の平歯車G1が回転子シャフトRSに結合させることを可能にする。この目的のために、スイッチング素子SE1は、形状適合または摩擦結合スイッチング素子SE1として設計されている。それぞれのスイッチング状態を設定するために設けられるアクチュエータは、ここには図示されておらず、それらは、スイッチング素子に一体化されることができ、特に電磁または流体機械的アクチュエータとして設計されることができる。 The switching element SE1 is designed such that a drive connection to the axle differential AD can be established. In this exemplary embodiment, the switching element SE1 is directly integrated into the reduction stage GR. The reduction gear GR here is designed as a spur gear stage and the switching element SE1 enables the first spur gear G1, which is small in terms of its diameter, to be coupled to the rotor shaft RS. For this purpose, the switching element SE1 is designed as a form-fitting or frictionally coupled switching element SE1. The actuators provided for setting the respective switching state are not shown here; they can be integrated in the switching elements and can be designed in particular as electromagnetic or hydromechanical actuators. can.

電気モーターEおよび減速歯車Gは、共通のハウジング装置GHに一体化されている。車軸差動装置ADは、このハウジング装置GHに接続されているか、または同様に一体化されている。車軸差動装置は、差動装置ハウジングADHに収容されている。それは、変速機ハウジングGHと一体的に形成されるか、またはそれに取り付けられることができる。 The electric motor E and the reduction gear G are integrated in a common housing device GH. The axle differential AD is connected to or likewise integrated into this housing device GH. The axle differential is housed in a differential housing ADH. It can be integrally formed with or attached to the transmission housing GH.

本発明にかかる駆動装置では、変速機Gは、入力側で少なくとも1つの電気駆動モーターEに接続され、出力側で少なくとも1つの車軸DL、DRに接続される。変速機Gは、遊星歯車セットが一体化されることができるか、または平歯車段または遊星歯車セットによって互いに接続される1つ以上のシャフトを備える。減速歯車GRの中間シャフトGWには、空調コンプレッサー、水ポンプなどの補助ユニットAUX1が同軸に接続されている。 In the drive according to the invention, the transmission G is connected on the input side to at least one electric drive motor E and on the output side to at least one axle shaft DL, DR. The transmission G comprises one or more shafts, to which planetary gearsets can be integrated or which are connected to each other by spur gear stages or planetary gearsets. An auxiliary unit AUX1 such as an air conditioning compressor and a water pump is coaxially connected to the intermediate shaft GW of the reduction gear GR.

図2にかかる図は、同様に、回転子ERおよび固定子ESを備える電気機械式主駆動モーターEと、歯車入力GE、歯車出力GA、少なくとも1つの減速段GR、および減速段GRを収容する変速機ハウジングGHを備える減速装置Gと、減速装置の出力に存在する駆動力を第1の車輪駆動系部分DLおよび第2の車輪駆動系部分DRに分岐するための車軸差動装置ADと、主駆動モーターEによって駆動可能な補助ユニットAUX1と、を有する、電気機械式駆動装置を示している。 The diagram according to FIG. 2 likewise houses an electromechanical main drive motor E with rotor ER and stator ES, gear input GE, gear output GA, at least one reduction stage GR and reduction stage GR a reduction gear G with a transmission housing GH, an axle differential AD for branching the drive force present at the output of the reduction gear to the first wheel drive train part DL and the second wheel drive train part DR; and an auxiliary unit AUX1 drivable by a main drive motor E.

本発明にかかる駆動装置はまた、補助ユニットAUX1が変速機ハウジングGHの外側に配置されており、スイッチング素子SE1が変速機ハウジングGH内に設けられており、減速段GRと車軸差動装置ADとの間の駆動接続が、切り替え可能な閉鎖可能且つ分離可能であり、減速段GRと車軸差動装置ADとの間の駆動接続が切断されたときに補助ユニットAUX1がまた減速段GRを介して選択的に駆動可能であることで、スイッチング素子SE1が設計されて駆動装置に一体化されることを特徴とする。 The drive device according to the invention also has an auxiliary unit AUX1 arranged outside the transmission housing GH, a switching element SE1 provided inside the transmission housing GH, a reduction stage GR and an axle differential AD. is switchably closable and separable between the drive connection between the reduction gear GR and the axle differential AD so that when the drive connection between the reduction gear GR and the axle differential AD is disconnected, the auxiliary unit AUX1 is also switched via the reduction gear GR Being selectively drivable, the switching element SE1 is designed and integrated into the drive.

この変形例では、補助ユニットAUX1は、補助ユニットAUX1の入力シャフトE1が中間シャフトGWの軸に並列にオフセットされるように配置されるように、外部から変速機ハウジングに接続されている。これは、ここでは牽引機構駆動装置TMによって達成される。それは、第1の牽引機構ホイールTM1および第2の牽引機構ホイールTM2、ならびにベルトまたはチェーンとして設計された牽引機構TM3を備える。第1の牽引機構ホイールTM1は、中間シャフトの軸に対して同軸に配置され、スイッチング素子SE1によって中間シャフトまたは減速段の第2の平歯車G2に切り替え可能に結合されることができる。牽引機構駆動装置TMは、変速機ハウジングGHの外側に配置されている。 In this variant, the auxiliary unit AUX1 is externally connected to the transmission housing such that the input shaft E1 of the auxiliary unit AUX1 is arranged offset parallel to the axis of the intermediate shaft GW. This is achieved here by the traction mechanism drive TM. It comprises a first traction mechanism wheel TM1 and a second traction mechanism wheel TM2 and a traction mechanism TM3 designed as a belt or chain. A first traction mechanism wheel TM1 is arranged coaxially to the axis of the intermediate shaft and can be switchably coupled to the intermediate shaft or the second spur gear G2 of the reduction stage by means of a switching element SE1. The traction mechanism drive device TM is arranged outside the transmission housing GH.

スイッチング素子SE1は、減速段GR、特にその第2の平歯車G2に一体化されている。減速段GRは、2つの平歯車G1、G2を備える。第1の平歯車G1は、電気モーターの回転子シャフトRSによって駆動され、外側から半径方向に減速段GRの第2の平歯車G2に係合する。減速段GRからのさらなる動力の伝達は、中間シャフト上に着座する第3の平歯車G3によって達成される。この第3の平歯車G3は、第4の平歯車G4に係合し、これは、車軸差動装置ADの大きなホイールまたはクラウンホイールを形成し、この目的のために、遊星ハウジングUHまたは車軸差動装置ADのウェブにねじれ固定方法で接続される。スイッチング素子SE1は、外部補助ユニットAUX1に動力を伝達する。この伝達は、スイッチング素子SE1によって、切り替え可能、すなわち、閉鎖可能および分離可能である。 The switching element SE1 is integrated in the reduction stage GR, in particular its second spur gear G2. The reduction stage GR comprises two spur gears G1, G2. The first spur gear G1 is driven by the rotor shaft RS of the electric motor and engages radially from the outside with the second spur gear G2 of the reduction stage GR. Further transmission of power from the reduction stage GR is achieved by a third spur gear G3 seated on the intermediate shaft. This third spur gear G3 engages the fourth spur gear G4, which forms the large wheel or crown wheel of the axle differential AD, for which purpose the planetary housing UH or axle differential It is connected in a torsion-fixed manner to the web of the motion device AD. The switching element SE1 transmits power to the external auxiliary unit AUX1. This transmission is switchable, ie closable and detachable, by switching element SE1.

図3にかかる実施形態は、回転子ERおよび固定子ESを備える電気機械式主駆動モーターEと、歯車入力GE、歯車出力GA、少なくとも1つの減速段GR、および減速段GRを収容する変速機ハウジングGHを備える減速装置Gと、減速装置の出力に存在する駆動力を第1の車輪駆動系部分DLおよび第2の車輪駆動系部分DRに分岐するための車軸差動装置ADと、減速段GRを介して主駆動モーターEによってそれぞれ駆動可能な第1の補助ユニットAUX1および第2の補助ユニットAUX2と、を有する、本発明にかかる電気機械式駆動装置の第3の変形を示している。 The embodiment according to FIG. 3 comprises an electromechanical main drive motor E with a rotor ER and a stator ES and a transmission housing a gear input GE, a gear output GA, at least one reduction stage GR and a reduction stage GR A reduction gear G with a housing GH, an axle differential AD for branching the drive force present at the output of the reduction gear to a first wheel drive part DL and a second wheel drive part DR, and a reduction stage. 3 shows a third variant of the electromechanical drive according to the invention with a first auxiliary unit AUX1 and a second auxiliary unit AUX2 each drivable by a main drive motor E via GR.

本発明にかかる駆動装置は、双方の補助ユニットAUX1、AUX2が変速機ハウジングGHの外側に配置されており、スイッチング素子SE1が変速機ハウジングGH内に設けられており、減速段の第2の歯車G2と車軸差動装置ADとの間の駆動接続が、切り替え可能な閉鎖可能且つ分離可能であり、回転子ERと車軸差動装置ADとの間の駆動接続が切断されたときに外部補助ユニットAUX1、AUX2が減速段によってさらに駆動可能であることで、スイッチング素子SE1が設計されて駆動装置に一体化されることを特徴とする。 The drive according to the invention is such that both auxiliary units AUX1, AUX2 are arranged outside the transmission housing GH, the switching element SE1 is provided inside the transmission housing GH and the second gear of the reduction gear is The drive connection between G2 and axle differential AD is switchably closable and separable, and an external auxiliary unit when the drive connection between rotor ER and axle differential AD is disconnected. AUX1, AUX2 can be additionally driven by a reduction stage, so that the switching element SE1 is designed and integrated into the driving device.

この変形では、外部補助ユニットAUX1は、入力シャフトE1を有し、この入力シャフトE1は、中間シャフトGWの回転軸に対して同軸に配置されている。補助ユニットAUX2は、補助ユニットAUX2の入力シャフトE2が、中間シャフトの軸と並列にオフセットされるように配置されるように駆動装置に一体化されている。これは、ここでは、変速機ハウジングGHに対して外部にある牽引機構駆動装置TMによって順次達成される。それは、第1の牽引機構ホイールTM1および第2の牽引機構ホイールTM2、ならびにベルトまたはチェーンとして設計された牽引機構TM3を備える。第1の牽引機構ホイールTM1は、回転子軸Xに対して同軸に配置され、スイッチング素子SEによって回転子シャフトまたは減速段の第1の平歯車G1に切り替え可能に結合されることができる。 In this variant, the external auxiliary unit AUX1 has an input shaft E1, which is arranged coaxially with respect to the axis of rotation of the intermediate shaft GW. The auxiliary unit AUX2 is integrated into the drive such that the input shaft E2 of the auxiliary unit AUX2 is arranged parallel and offset to the axis of the intermediate shaft. This is in turn achieved here by a traction mechanism drive TM which is external to the transmission housing GH. It comprises a first traction mechanism wheel TM1 and a second traction mechanism wheel TM2 and a traction mechanism TM3 designed as a belt or chain. A first traction mechanism wheel TM1 is arranged coaxially to the rotor axis X and can be switchably coupled to the rotor shaft or the first spur gear G1 of the reduction stage by means of a switching element SE.

スイッチング素子SE1は、能動的に、例えば、磁気クラッチとして、マルチディスククラッチとして、または受動的に、例えば、フリーホイールとして、結合可能または解放可能とすることができる。同時に、この1つのスイッチング素子SE1は、電気モーターおよび補助ユニットが、互いに独立して、または同時に、変速機から、したがって車両の駆動系から切り離されることを可能にする。この機能一体化は、構成要素の数を最小限に抑える。 The switching element SE1 can be actively engageable or releasable, eg as a magnetic clutch, as a multi-disc clutch, or passively, eg as a freewheel. At the same time, this one switching element SE1 enables the electric motor and the auxiliary unit to be disconnected independently of each other or simultaneously from the transmission and thus from the drivetrain of the vehicle. This functional integration minimizes the number of components.

スイッチング素子SE1は、遊星歯車セットなどの一定または可変の変速機/減速段を含むことができる。スイッチング素子SE1は、例えば、デュアルマスフライホイールと同様のばねダンパー素子によって、駆動系および/またはアセンブリに対して減衰または切り離し効果を同時に有することができる。スイッチング素子SE1はまた、例えば、歯車段GRの歯車の内部に一体化されることができる。 Switching element SE1 may comprise a constant or variable transmission/reduction stage, such as a planetary gear set. The switching element SE1 can simultaneously have a damping or decoupling effect on the drivetrain and/or assembly, for example by a spring damper element similar to a dual mass flywheel. The switching element SE1 can also be integrated, for example, inside a gear wheel of the gear stage GR.

図4にかかる図は、選択された車両動作状態に関連した本発明にかかる駆動装置の動作モードを示している。ここでは、スイッチング素子SE1は、3つの結合機能S1、S2、S3を提供することができるように設計されている。第1の結合機能S1は、電気モーターEから車軸差動装置ADへの動力伝達を可能にする。第2の結合機能は、電気モーターEから補助ユニットAUX1への動力伝達を可能にする。第3の結合機能は、車軸差動装置ADから補助ユニットAUX1への動力伝達を可能にする。自動車の異なる運転状態に応じたスイッチング素子SEの結合機能S1、S2、S3の設定を表T1およびT2に示す。仕様「閉鎖」は、トルクが伝達されることを意味し、仕様「開放」は、トルクが伝達されることができないことを意味する。 The diagram according to FIG. 4 shows the operating modes of the drive according to the invention in relation to selected vehicle operating states. Here, the switching element SE1 is designed such that it can provide three coupling functions S1, S2, S3. A first coupling function S1 enables power transmission from the electric motor E to the axle differential AD. A second coupling function allows power transmission from the electric motor E to the auxiliary unit AUX1. A third coupling function enables power transmission from the axle differential AD to the auxiliary unit AUX1. The settings of the combined functions S1, S2, S3 of the switching element SE for different operating states of the motor vehicle are shown in tables T1 and T2. Specification "closed" means that torque is transmitted, specification "open" means that torque cannot be transmitted.

表T1に指定された運転状態1では、電気モーターEは、アクティブであり、スイッチング素子SE1は、結合機能S1を提供し、それにしたがって、回転子シャフトのトルクが減速段GRを介して車軸差動装置に供給される。補助ユニットAUX1がこの状態でアクティブになる場合、結合機能S2および/またはS3も提供される。 In operating state 1, specified in table T1, the electric motor E is active and the switching element SE1 provides the coupling function S1 so that the rotor shaft torque is transferred to the axle differential through the reduction stage GR. supplied to the device. If the auxiliary unit AUX1 is activated in this state, also the coupling functions S2 and/or S3 are provided.

車両が表T1の運転状態2にしたがってオーバーランモードにあり、過剰なオーバーラン動力がある場合、結合機能S1および結合機能S3がスイッチング素子SE1によって設定される。回生運転モードにおける動力変換は、ここで電気モーターEを介して行われ、さらに、補助ユニットAUX1の機械的駆動は、車軸差動装置ADからの動力をタップすることによって直接行われる。 When the vehicle is in overrun mode according to operating state 2 of table T1 and there is excessive overrun power, combined function S1 and combined function S3 are set by switching element SE1. The power conversion in the regenerative mode of operation takes place here via the electric motor E, and furthermore the mechanical drive of the auxiliary unit AUX1 takes place directly by tapping the power from the axle differential AD.

クルージング運転と呼ばれるもの、すなわち、表T1の運転状態3にしたがって車両がいかなる所望の有意な制動効果もなくスムーズに走行し続ける場合、結合機能S1、S2が切断され、結合機能S3のみが作動する。補助ユニットAUX1は、ここで、電力を消費することなく、車軸差動装置ADによって直接駆動される。 In what is called cruising operation, i.e. when the vehicle continues to run smoothly without any desired significant braking effect according to driving condition 3 of table T1, the coupling functions S1, S2 are switched off and only coupling function S3 is activated. . The auxiliary unit AUX1 is now directly driven by the axle differential AD without consuming power.

表T1の運転状態4にしたがって車両が静止しているとき、結合機能S1およびS3は、非アクティブ化され、補助ユニットは、結合機能S2を介して電気モーターEによって直接駆動される。 When the vehicle is stationary according to operating state 4 of table T1, coupling functions S1 and S3 are deactivated and the auxiliary unit is directly driven by electric motor E via coupling function S2.

例えば駐車時など、補助ユニットAUX1が作動を必要とせずに車両が静止している場合、電気モーターEはオフになる。この状態では、特定の結合機能が必要とされないため、スイッチング素子SE1は、任意の状態をとることができる。しかしながら、ここでは、僅かに増加した保持トルク、意図しないローリングの場合の制動効果、および必要に応じて電気モーターEをトリガーすることによるアクティブな制動効果をもたらすために、結合機能S1およびS3をアクティブにすることも可能である。 When the vehicle is stationary and the auxiliary unit AUX1 does not require operation, for example when parking, the electric motor E is switched off. In this state, switching element SE1 can assume any state, since no specific coupling function is required. However, here the coupling functions S1 and S3 are activated in order to provide a slightly increased holding torque, a braking effect in case of unintended rolling and an active braking effect by triggering the electric motor E if required. It is also possible to

結合機能S1、S2は、形状適合結合スイッチング素子または適切に作動可能なクラッチを介して実装されることができる。結合機能S3はまた、フリーホイールによっても達成されることができるため、車両がオーバーランモードにあるときに自動的に実行される。 The coupling functions S1, S2 can be implemented via form-fit coupling switching elements or appropriately actuatable clutches. Coupling function S3 can also be accomplished by freewheeling, so it is automatically performed when the vehicle is in overrun mode.

本発明にかかる駆動装置は、補助ユニットの新たなタイプの接続に関する。変速機におけるまたは変速機への補助ユニットの接続は、「インテリジェント」スイッチング素子に関連する変速機への補助ユニットの接続において達成され、これは、車両および/または駆動モーターの動作状態および/またはバッテリー充電状態および/または外部要因(例えば、温度)に応じて、補助ユニットを最もエネルギー効率の高いモードで常に動作させることを可能にする。 The drive according to the invention relates to a new type of connection of auxiliary units. The connection of the auxiliary unit at or to the transmission is accomplished in the connection of the auxiliary unit to the transmission in association with "intelligent" switching elements, which are dependent on the operating state of the vehicle and/or the drive motor and/or the battery. It allows the auxiliary unit to always operate in the most energy efficient mode depending on the state of charge and/or external factors (eg temperature).

これは、車両が動いているときに変速機シャフトを介して駆動される補助ユニットによって保証される。特に、車両の運動エネルギーも使用されることができる。さらに、機械式駆動装置は、一般に、純粋に電動化されたユニットと比較して、効率チェーン全体で大きな利点を有する。車両が静止しているとき、駆動装置は、電気モーターへの直接接続によって電気的である。ユニットと変速機シャフトとの間の接続が解放され、摩擦損失を低減する。この動作モードは、車両が静止しているときの静止空調などの快適機能の提供、または車両が静止した後のアフタークーリングのための水ポンプを介したバッテリー冷却回路の動作などの必要な機能の保護を可能にする。 This is ensured by an auxiliary unit driven through the transmission shaft when the vehicle is in motion. In particular, the kinetic energy of the vehicle can also be used. Furthermore, mechanical drives generally have significant advantages throughout the efficiency chain compared to purely motorized units. When the vehicle is stationary, the drive is electric by direct connection to the electric motor. The connection between the unit and the transmission shaft is released, reducing friction losses. This mode of operation provides comfort functions such as stationary air conditioning when the vehicle is stationary, or eliminates required functions such as operating the battery cooling circuit via a water pump for aftercooling after the vehicle has been stationary. enable protection.

本発明にかかる駆動装置は、入力側で少なくとも1つの電気駆動モーターに接続され、出力側で少なくとも1つの車軸に接続される変速機を備える。変速機は、駆動シャフト、少なくとも1つの中間シャフト、および1つ以上の出力シャフトから構成される。変速機は、1つ以上の遊星歯車セットおよび/または平歯車段を含むことができる。中間シャフトには、空調コンプレッサー、水ポンプなどの補助ユニットが中間シャフトに対して同軸に且つ並列に接続されている(図1)。しかしながら、例えば、ベルトまたはチェーン駆動による接続も可能であり、駆動輪の1つまたは駆動プーリーの1つが同軸に接続され、牽引機構駆動装置が中間シャフトに軸方向に並列になるように配置される(図2)。必要に応じて、チェーンまたはベルト駆動装置には、従来のガイドおよび/またはテンションレールまたはたわみおよび/またはテンションローラーを装備することができる。 The drive according to the invention comprises a transmission connected on the input side to at least one electric drive motor and on the output side to at least one axle. A transmission consists of a drive shaft, at least one intermediate shaft, and one or more output shafts. The transmission may include one or more planetary gear sets and/or spur gear stages. Auxiliary units such as air conditioning compressors, water pumps, etc. are connected to the intermediate shaft coaxially and in parallel with the intermediate shaft (FIG. 1). However, for example, a belt or chain drive connection is also possible, one of the drive wheels or one of the drive pulleys being coaxially connected and the traction mechanism drive being arranged axially parallel to the intermediate shaft. (Fig. 2). If desired, the chain or belt drive can be equipped with conventional guide and/or tension rails or flexure and/or tension rollers.

ユニットの中間シャフトへの接続、およびここで説明するシフト要素との組み合わせは、中間シャフトが完全で独立したモジュールとして設計されることができ、変速機の残りの部分の設計/構造がユニットの接続によって影響を受けないという利点を有する。例えば、後付けまたは単にオプションの装備が可能である。さらに、中間シャフトの速度は、ユニットが変速機入力シャフトに接続されたときよりも摩擦が少なく動作可能であるように、電気モーターまたは変速機入力シャフトよりも低速である。ここでは、電気機械および補助ユニットは、外部から変速機ハウジングに接続されているため、実績のある構成要素を使用することができ、メンテナンスや、必要に応じてこれらの構成要素の交換を容易にする。 The connection of the unit to the intermediate shaft, and in combination with the shift elements described here, allows the intermediate shaft to be designed as a complete and independent module, while the design/construction of the rest of the transmission is similar to that of the unit connection. has the advantage of not being affected by For example, retrofitting or simply optional equipment is possible. Additionally, the speed of the intermediate shaft is slower than the electric motor or transmission input shaft so that the unit can operate with less friction than when connected to the transmission input shaft. Here, the electric machine and the auxiliary unit are connected externally to the transmission housing, so proven components can be used, facilitating maintenance and, if necessary, replacing these components. do.

中間シャフトにはまた、スイッチング素子が装備され、これは、電気モーターおよび補助ユニットの双方が、互いに独立してまたは同時に、変速機から、したがって車両の駆動系から切り離されることを可能にする。しかしながら、駆動系から完全に切り離された場合であっても、電気モーターと補助ユニットの間にはなおも接続が存在する。 The intermediate shaft is also equipped with a switching element, which allows both the electric motor and the auxiliary unit to be disconnected from the transmission and thus from the driveline of the vehicle independently of each other or simultaneously. However, even when completely disconnected from the drive train, there is still a connection between the electric motor and the auxiliary unit.

スイッチング素子は、能動的に、例えば、磁気クラッチとして、または受動的に、例えば、フリーホイールとして、結合可能または解放可能とすることができる。スイッチング素子は、遊星歯車セットなどの一定または可変の変速機/減速段を含むことができる。スイッチング素子は、例えば、DMFと同様のばねダンパー素子によって、駆動系および/またはアセンブリに対して減衰または切り離し効果を同時に有することができる。スイッチング素子はまた、例えば、中間シャフトの歯車に一体化されることもできる。異なる動作状態に対応する素子のスイッチング状態は、図4の1つの例でより詳細に説明される。 The switching element can be actively engageable or releasable, eg as a magnetic clutch, or passively, eg as a freewheel. The switching elements can include constant or variable transmissions/reduction stages such as planetary gear sets. The switching element can simultaneously have a damping or decoupling effect on the drivetrain and/or assembly, for example by a spring damper element similar to DMF. The switching element can also be integrated into the gear of the intermediate shaft, for example. The switching states of the elements corresponding to different operating states are explained in more detail in one example in FIG.

同軸に接続された補助ユニットはまた、例えばチェーンまたは歯付きベルト駆動装置を用いて、さらなる補助ユニットに接続されることもできる(図3)。この場合、接続されている全ての補助ユニットは、さらに、それらの駆動シャフトに、さらなる結合および/または減衰および/または分離素子を有することができる。これは、車両の動作状態や他の要素に応じて、個々のユニットのそれぞれの個別動作を可能にする。同時に、ユニットは、駆動系のねじり振動から切り離されることができるため、より均一で効率的な動作を保証し、および/または駆動系への、したがって間接的に車両への接続プロセスの可能な悪影響を回避する。 A coaxially connected auxiliary unit can also be connected to further auxiliary units, for example using a chain or toothed belt drive (FIG. 3). In this case, all connected auxiliary units can additionally have further coupling and/or damping and/or separating elements on their drive shafts. This allows individual operation of each of the individual units, depending on vehicle operating conditions and other factors. At the same time, the unit can be decoupled from torsional vibrations of the driveline, thus ensuring a more uniform and efficient operation and/or reducing possible adverse effects of the connection process to the driveline and thus indirectly to the vehicle. avoid.

Claims (10)

自動車用の電気機械式駆動装置であって、
- 回転子(ER)および固定子(ES)を備える電気機械式主駆動モーター(E)と、
- 変速機入力(GE)、変速機出力(GA)、少なくとも1つの減速段(GR)、および前記減速段(GR)を収容する変速機ハウジング(GH)を備える減速装置(G)と、
- 前記減速段(GR)を介して中継された駆動力を第1および第2の車輪駆動系部分(DL、DR)に分岐するための車軸差動装置(AD)と、
- 前記減速段(GR)を介して前記電気機械式主駆動モーター(E)によって駆動可能な補助ユニットと、を有し、
- 前記補助ユニットが、前記変速機ハウジング(GH)の外側に配置されており、
- スイッチング素子(SE1)が前記変速機ハウジング(GH)内に設けられており、
- 前記減速段(GR)から前記車軸差動装置(AD)への駆動接続が、切り替え可能に接続および切断可能であるように、前記スイッチング素子(SE1)が構成されて前記電気機械式駆動装置に一体化されている、電気機械式駆動装置。
An electromechanical drive for a motor vehicle, comprising:
- an electromechanical main drive motor (E) comprising a rotor (ER) and a stator (ES);
- a reduction gear (G) comprising a transmission input (GE), a transmission output (GA), at least one reduction gear (GR) and a transmission housing (GH) containing said reduction gear (GR);
an axle differential (AD) for branching the drive power relayed via said reduction stage (GR) to the first and second wheel driveline parts (DL, DR);
- an auxiliary unit drivable by said electromechanical main drive motor (E) via said reduction stage (GR),
- said auxiliary unit is arranged outside said transmission housing (GH),
- a switching element (SE1) is provided in said transmission housing (GH),
- said electromechanical drive, said switching element (SE1) being configured such that the drive connection from said reduction stage (GR) to said axle differential (AD) is switchably connectable and disconnectable; an electromechanical drive integrated in the
前記スイッチング素子(SE1)および前記補助ユニットの前記駆動装置への一体化が、前記車軸差動装置(AD)と前記減速段(GR)との間の前記駆動接続が切断され且つ前記自動車がオーバーランモードで運転されている場合、前記補助ユニットが前記車軸差動装置(AD)によって駆動可能であることで達成されることを特徴とする、請求項1に記載の駆動装置。 The integration of the switching element (SE1) and the auxiliary unit into the drive means that the drive connection between the axle differential (AD) and the reduction gear (GR) is disconnected and the motor vehicle is 2. A drive arrangement according to claim 1, characterized in that this is achieved in that said auxiliary unit is drivable by said axle differential (AD) when operated in overrun mode. 前記スイッチング素子(SE1)および前記補助ユニットの前記駆動装置への一体化が、前記車軸差動装置(AD)と前記減速段(GR)との間の前記駆動接続が切断され且つ前記自動車が静止している場合、前記補助ユニットが前記減速段(GR)を介して前記電気機械式主駆動モーター(E)によって駆動可能であることで達成されることを特徴とする、請求項1または2に記載の駆動装置。 The integration of the switching element (SE1) and the auxiliary unit into the drive means that the drive connection between the axle differential (AD) and the reduction gear (GR) is disconnected and the vehicle is stationary. Claim 1 or 2, characterized in that, if so, said auxiliary unit is drivable by said electromechanical main drive motor (E) via said reduction stage (GR). The drive device according to . 前記減速段(GR)が中間シャフト(GW)を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の駆動装置。 4. A drive arrangement according to any one of the preceding claims, characterized in that the reduction stage (GR) comprises an intermediate shaft (GW). 前記減速段(GR)が、第1の歯車(G1)およびその第1の歯車(G1)に係合する第2の歯車(G2)を有し、前記第2の歯車(G2)が、前記中間シャフト(GW)上に配置され、前記第1の歯車(G1)の歯数よりも多い歯数を有することを特徴とする、請求項4に記載の駆動装置。 Said reduction stage (GR) comprises a first gear (G1) and a second gear (G2) engaging said first gear (G1), said second gear (G2) being associated with said 5. Drive according to claim 4, characterized in that it is arranged on an intermediate shaft (GW) and has a greater number of teeth than the number of teeth of said first gear (G1). 前記スイッチング素子(SE1)が、前記中間シャフト(GW)を前記第2の歯車(G2)に脱着可能に結合させることを特徴とする、請求項5に記載の駆動装置。 A drive arrangement according to claim 5 , characterized in that said switching element (SE1) detachably couples said intermediate shaft (GW) to said second gear (G2). 前記スイッチング素子(SE1)が、前記中間シャフトを前記中間シャフトに着座する出力歯車(G3)に脱着可能に結合させることを特徴とする、請求項4または5に記載の駆動装置。 6. A drive unit as claimed in claim 4 or 5, characterized in that the switching element (SE1) detachably couples the intermediate shaft to an output gear (G3) seated on the intermediate shaft. 前記補助ユニットが入力シャフト(E1)を有し、この入力シャフト(E1)が、前記中間シャフト(GW)に対して同軸に配置されているか、または前記補助ユニットが入力シャフト(E1)を有し、この入力シャフト(E1)が、前記中間シャフト(GW)に並列にオフセットされるように配置されていることを特徴とする、請求項から7のいずれか一項に記載の駆動装置。 Said auxiliary unit has an input shaft (E1), which is arranged coaxially to said intermediate shaft (GW), or said auxiliary unit has an input shaft (E1). 8. A drive arrangement according to any one of claims 4 to 7, characterized in that it has an input shaft (E1) arranged offset parallel to said intermediate shaft (GW). . 前記補助ユニットが第1の補助ユニット(AUX1)および第2の補助ユニット(AUX2)によって構成され、前記第1の補助ユニット(AUX1)が、前記中間シャフト(GW)の軸に対して同軸に配置された入力シャフト(E1)を有し、前記第2の補助ユニット(AUX2)が、前記中間シャフト(GW)の軸に並列にオフセットされるように配置された第2の入力シャフト(E2)を有することを特徴とする、請求項から8のいずれか一項に記載の駆動装置。 Said auxiliary unit is constituted by a first auxiliary unit (AUX1) and a second auxiliary unit (AUX2), said first auxiliary unit (AUX1) being arranged coaxially with respect to the axis of said intermediate shaft (GW) and said second auxiliary unit (AUX2) has a second input shaft (E2) arranged so as to be parallel and offset to the axis of said intermediate shaft (GW). 9. A drive device as claimed in any one of claims 4 to 8, characterized in that it comprises: 前記補助ユニットが、その入力シャフト(E1)が前記減速段(GR)に面するように前記駆動装置に一体化されることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の駆動装置。 10. According to any one of claims 1 to 9, characterized in that the auxiliary unit is integrated into the drive such that its input shaft (E1) faces the reduction stage (GR). drive.
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